Topraklarının büyük çoğunluğu aktif fay hatları üzerinde olan Türkiye’de olası deprem hasarlarını ve kayıplarını en aza indirmenin yolu basittir: Depreme dayanıklı yapılar inşa etmek.
Üniversite yıllarından hocam olan Prof.Dr. Semih S. Tezcan ve Doç.Dr. Kubilay Kaptan’nın Haziran 2013’te Dünya İnşaat Dergisi’nde yayınlanan basit, ancak oldukça etkileyici çalışmasını özellikle mühendis ve mimarların dikkatine sunuyorum. Aşağıda belirtilen 12 Altın Kural depreme dayanıklı yapı tasarımında rehber edinilmelidir.
Not: Orjinal makalenin görselleri daha iyi çözünürlüğe sahip uygun görseller ile yer değiştirilmiştir.
Depreme Karşı 12 Altın Kural
Yazarlar
Prof. Dr. Semih S. Tezcan – Boğaziçi Üniversitesi Öğretim Üyesi
Doç. Dr. Kubilay Kaptan – Aydın Üniversitesi Öğretim Üyesi
Giriş
Betonarme binaların depreme karşı dayanıklı olabilmesi için vazgeçilmez 12 (on iki) altın tasarım kuralı, bu makalede kısaca özetlenmiştir [1 ~ 12]:
1. Taşıyıcı sistem perdeli
Binanın yatay deprem yüklerini taşıtabilmek için, kolon – kirişli çerçeve sistem yerine, betonarme perdeli sistemleri tercih etmek gerekir. Simetrik perdeli sistemlerin depreme dayanıklılık derecesi daima çerçeveli sistemlere göre daha yüksektir. Şekil 1’de sol taraftaki Banco Central de Nicaragua binasının çerçeveli taşıyıcı sistemi 23 Aralık 1972 Managua depreminde (M = 6.2) yerle bir olmuştur. Halbuki onun çapraz köşesinde bulunan Banco de America binası tamamen simetrik betonarme perdeli bir taşıyıcıya sahiptir ve aynı depremde bir kılcal çatlak dahi oluşmamıştır [11, 12].
Şekil 1: Banco Central de Nicaragua ve Banco de America
2. Taşıyıcı sistem simetrik
Rijitlikler, asansör ve merdiven kovaları binanın planında simetrik yerleştirilmeli, burulmaya asla izin verilmemelidir. Yukarıda adı geçen 1 No’lu altın kural için verilen bina örnekleri bu altın kural için de aynen geçerlidir.
3. Ağırlık birikimlerine hayır
Ağırlıkların bir yerde, bir katta veya cephelerde toplanmasına asla izin verilmemelidir. Bükreş’te 1975’de inşa edilen, prestijli bilgisayar merkezi binasının giriş cephesine, gereksiz bir şekilde süs olsun diye konulan ağır cephe kirişleri, 4 Mart 1977 Bükreş Vrancea depreminde (M = 7.2) büyük hasar görmüştür. Aynı hata, Los Angeles şehrinde Olive View Psikiyatri hastanesinde tekrarlanmış ve hastaların asfalt yerine yeşil bir zemin görmelerini sağlamak üzere, giriş katının çatısı hizasındaki bir saçak döşemesi üzerine ağır bitkisel toprak yerleştirilmiştir. Maalesef, bu bitkisel toprak yüklü bu ağır saçak, Şekil 2’de görüleceği gibi 9 Şubat 1971 San Fernando depreminde (M = 6.5) ağır hasar görmüştür.
Ağır cephe panelleri ile kaplı J.C. Penney binası 27 Mart 1964 Alaska depreminde (M = 8.6) büyük hasar görmüştür (Şekil 3).
Şekil 3: J.C. Penney binasındaki ağır deprem hasarı
5. Güçlü kolon kriteri
En kötü bir zorlanmada, bir düğümde birleşen üst ve alt kolonların toplam kırılma gücü, herhangi bir deprem yönü için, o düğüm noktasına birleşen kirişlerin taşıma güçleri toplamından en az yüzde 20 daha fazla olmalıdır. Kolonları bu şekilde bir üstün güce sahip olmayan binalarda döşemelerin iskambil kâğıdı gibi, kat kat üstüne düşmesi kaçınılmazdır (Şekil 4).
Şekil 4: Marmara depreminde tüm katları yıkılmış bir bina
6. Kısa kolona izin yok
Hiçbir katta, bir kolonun boyunun, yığma duvar eksikliği veya pencere gibi nedenlerle, diğer kolonlardan daha kısa kalmasına izin vermemelidir. Aksi halde, Şekil 5’te görüldüğü gibi bu kısa kolon beklenmedik ağır hasar görür [11].
Şekil 5: Marmara depreminde kısa kolon sonucu hasar gören bina
7. Zayıf (yumuşak) kata izin yok
Binaların genellikle giriş katlarında, ticarî amaçlı yer kazanmak üzere, yığma bölme duvarları ortadan kaldırılırsa, bir zayıf (yumuşak) kat yaratılmış olur ve Şekil 6’da görüldüğü gibi depremde ağır hasar görmeye namzettir.
Şekil 6: Yumuşak kat nedeniyle giriş katı yıkılmış bir bina
8. Binaların çarpışmasına izin yok
Bitişik nizamdaki iki bina arasında, h = kat yüksekliği başına en az 0.015h kadar bir boşluk bırakılırsa, depremde binaların birbirlerini çekiçlemesi önlenebilir(Şekil 7).
Şekil 7: Deprem esnasında birbiri ile çarpışmış binalar
9. Kolonların kesilmesi yasak
Hiçbir kolon, temele kadar inmeyip, üst katlarda herhangi bir kirişin açıklık ortasına oturtulmamalıdır (Şekil 8). Türkiye deprem yönetmeliği bu çok hatalı tasarıma izin vermek sureti ile büyük bir olumsuzluk ve hasarı riski yaratmaktadır [7, 8, 9].
Şekil 8: Kolonu kesilmiş bir bina
10. Zemin büyütmesi ve sıvılaşma
Çok nadir de olsa, uzak bir depremden gelen dalgalar, tabakalı zeminler içinde aşağıdan yukarı doğru seyahat ederken, kırılma ve yansımalarla ivmeleri büyüyüp, uzak mesafelerde beklenmedik ağır hasarlar meydana getirebilir. 28 Mart 1970 Gediz depreminden dolayı (M = 7.1) 145 kilometre kuzeydeki Bursa Tofaş otomobil fabrikasındaki boya atölyelerinin yıkılışı buna en güzel örnektir [5]. Zeminlerin sıvılaşma riskleri de, yeterli arazi ve laboratuvar etüdü yapılarak [7, 8, 10] tayin edilmeli ve gerekli önlemler alınmalıdır (Şekil 9).
Şekil 9: Zeminde sıvılaşma nedeniyle yıkılan bir bina (Marmara Depremi)
11. Etriye sıklaştırılması şart
Kolonların alt ve üst başlarında (Şekil 10), kirişlerin her iki ucunda çok sık ‘sarılma’ etriyeleri kullanılmalı, tüm donatı boyları ve ek yerlerinde düktile şartları eksiksiz uygulanmalıdır [10, 11].
Şekil 10: Kolonda yetersiz etriye
12. Taban izolasyonu kullan
Özel titreşim periyotları 1.0 saniyeden küçük binalarda, depremden korunabilmek ve deprem sonrasında ‘hemen kullanılabilir’ davranış kriterine kavuşabilmek için, temellerde ‘deprem izolatörleri’ (Şekil 11) kullanılmalıdır [11, 12].
Şekil 11: Temelde deprem izolatörü
Referanslar
1. Tezcan, S.S., Bal, İ. E., Özdemir, Z., and, Küçük, F., (2005), “Depremde Sıfır Can Kaybı Nasıl Sağlanır?”, c) Şantiye, İnşaat Makina ve Mimarlık Dergisi, Yıl: 19 Ekim 2007, Sayı: 232, s.108–112, İstanbul, santiye@santiye.com.tr , www.santiye.com.tr, Tel: +90. 212. 570 39 46, (CV 351c).
2. Tezcan, S.S., (2006), “Marmara Depreminin Yedinci Yıl Dönümü Değerlendirmesi”, a) Dünya İnşaat Dergisi, Yıl: 23, Sayı: Ek-Ağustos 2006, s.20-22, www.dunyainsaat.com.tr, (CV 371a).
3. Tezcan, S.S., (2007), “Yapı ve Deprem Konusunda Yapılacak çok işimiz var”, Dünya İnşaat Dergisi, Yıl :24, Sayı: 2007/08, Dünyada Yapı Teknolojileri ve Deprem Eki, s. 20-21, , dunya.insaat@dunya.com , www.dunyainsaat.com.tr, Ağustos 2007, İstanbul, (CV 394).
4. Tezcan, S.S., (2008), “Bina Taraması Yolu ile Depremde Sıfır Can Kaybı”, İnşaat Dünyası, Aylık Yapı İnşaat Malzemeleri ve Teknoloji Dergisi, Kasım 2008 / 11, s. 127-136, İstanbul, inşaat@bilesim.com.tr, www.bilesim.com.tr, (CV 431).
5. Tezcan, S.S., Seed, H.B., Whitman, R.V., Serff, N., Chiristian, J.T., Durgunoğlu, H.T., and Yegian, M., (1977), “Resonant Period Effects in the Gediz, Turkey Earthquake of 1970”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, The Journal of the International Association for Earthquake Engineering, Volume 5, No. 2/April-June, 1977. Also, Earthquake Engineering Research Institute, Boğaziçi University, Internal Report No.77-13E, Istanbul, (CV 81).
6. Tezcan, S.S., (2007), “Zorunlu Zemin Etüdü Konusunda Bakanlık Görüşüne Cevap”, 6 Temmuz 2007 tarihli yazı. Ayrıca, Bakanlığın 30 Kasım 2000 tarihli genelgesi, 18 Nisan 2007 tarihli yazısı ve Eurocode–8 Part-I’in tercümesi mevcuttur, (CV 401).
7. Tezcan, S.S., (2008), “Deprem Yönetmeliğimizin Eksik ve Kusurlu Yönleri”, a) İnşaat Dünyası, Aylık Yapı İnşaat Malzemeleri ve Teknolojileri Dergisi, Ağustos 2008/08, Sayı: 304, s.158-164, insaat@bilesim.com.tr , www.bilesim.com.tr, (CV 410a).
8. Tezcan, S.S., (2009), “Bayındırlık ve İskân Bakanına Açık Mektup”, (zemin raporu) a) Şantiye, İnşaat Makina ve Mimarlık Dergisi, Ağustos 2009, Yıl :22, Sayı : 254, s.84-86, İstanbul santiye@santiye.com.tr, www.santiye.com.tr, (CV 424a).
9. Türkiye Deprem Yönetmeliği, 6 Mart 2007 Resmi Gazete No:26 454, Değişiklik, 3 Mayıs 2007 Resmi Gazete No: 26 511.
10. Tezcan S.S., (1993), “Golden Rules of Ductile Design of Reinforced Concrete Structures”, Boğaziçi University Printhouse, Publication No. 529, Bebek, Istanbul, October 1993, (CV 141).
11. Tezcan, S.S., (1998), “Depreme Dayanıklı Tasarım İçin Bir Mimarın Seyir Defteri”, Türkiye Deprem Vakfı Yayınları No. TDV/KT 98-024, İstanbul, Eylül 1998, tdv@depremvakfi.org, www.depremvakfi.org, (CV 204).
12. Tezcan, S.S., (2013), “Twelve Golden Rules of Earthquake Design”, Tebliğler Kitabı, 2’nci Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 25 – 27 Eylül 2013 – Mustafa Kemal Üniversitesi, www.tdmd.org.tr, tdmsk2013@tdmd.org.tr (CV 475).
BetonveCimento.com için Patreon üzerinden destekte bulunmak ister misiniz?
İnş.Yük.Müh. olan Yasin Engin, lisans ve yüksek lisans eğitimini Boğaziçi Üniversitesi'nde tamamlamıştır. 16 yıldır beton ve çimento sektöründe çalışmaktadır. Web sitesindeki tüm yayınlar Yasin Engin tarafından paylaşım amacıyla hazırlanmıştır. Yayınlar kaynak gösterilerek kullanılabilmektedir.
(yasin.engin@gmail.com)
Bu kurallar dizisinin baş tarafında bulunması gereken beton ve çelik malzemelerinin özelikleri ve üretimde ve inşa (yapım) yerinde bunların işleme ve yerleştirme işçilik kurallarına uyulduğu varsayımıyla yazılmış olduğu düşünülmelidir. Can alıcı kuralların bunlardan ibâret olmadığını, biraz deneyimli, özellikle EN kodu içeren yeni standardları okuyarak bilgisini güncelleyen her inşaat mühendisinin bildiğini düşünüyorum.
Ancak bizim inşaat kalfa (!) ve onlara uyan genç inşaat mühendislerimizin yaklaşım şekli “altın kural” adı altında bildirilmeyenlere uymak gerekmediği şeklindedir: Yapı denetim kuruluşları dönemi içerisinde olduğumuz 2000li yıllar içerisinde (son 10-15 yıl içerisinde dahî)
Beton ve donatı çeliğinde nitelik denetimini gereksiz yük sayarak uygunsuzlukları göstermemek/görmezden gelmek yolunu seçen
Betonarme kalıbının içerisine şekli betonarme demirine benzeyen bir kafesi koymak (hattâ sıfır zayiatla çalıştığını isbat etmek için ıskarta demiri de kalıbın içerisine doldurmak), çimentoya benzeyen bir tozu agregaya bezeyen herhangi bir daneli malzemeye katarak elde edilen karışımın kafasını yaracak sertliğe erişmesinin dayanım için yeterli olduğunu düşünen
Yüksek plastisiteli killi zeminde güvenli temel taban gerilim düzeyini bir meslekdaşımızın ayakkabısının topuğu ile tahkik etmeye çalıştığını,
Etriye, sargı donatısı ve özellikle büyük çaplı S420 donatı çubuklarında L bükerken standardda belirtilen çapta mandrel kullanmayarak köşede eğrilik çapını kırılıp kopmaya sebep olmayacak kadar küçük yaparak çatlak oluşmuş donatı işlenip yerleştirildiğini (şantiye sorumlu mühendisinin de mandrel veya donatı köşe çapı ile bükme açısını ayırt edemediğini),
Bir başka meslekdaşımızın da “(betonarme kurallarına göre) hesabını yapmadığım/yapamadığım demiri yerine koydurmam” diyerek plak köşesi burulma donatısı ve köşe kolona oturan kiriş mesnet bölgesinde burulma donatısı koymadığını (ve kirişlerde mesnet bölgesinde altta burulma çatlakları oluştuğunu), kırılanların kaynaklanarak tutturulup kullanıldığını,
Bu can alıcı yanlış uygulamalara bazı mühendisleri de inandıran inşaat usta (!) ve kalfaları (!)
görmüş bir inşaat yüksek (!) mühendisi meslekdaşınızım.
Bu durumda yukarıdaki madde 1den başlayarak 0, -1, -2, -3, … şeklinde ve
… Öndöküm önüretimli betonarmede yeterli mesnet bağlantı ayrıntısı, mesnet bölgesi genişlik ve derinlikleri,
… Öndöküm önüretimli betonarmede ötelenmelerin özenle* ve dikkatle sınırlandırılması,
…
şeklinde ekler yaparak bu altın kurallar dizisini uzatmak ve genişletmek mümkün.
Fakat bunlar kadar veyâ daha önemli bir husus da bunların yerinde uygulanması olduğunu unutmamak gerekir. Bunun için de içerisinde uygun büyüklük ve kapsamda etkili bir Bütüncül Nitelik Yönetimi (Total Quality Management (TQM)) Örgütü bulunan Proje Yönetimi (Project Management (PM)) Örgütü temel gerekliliktir.
Takip edilmeye değer bir websiteniz var
Bu kurallar dizisinin baş tarafında bulunması gereken beton ve çelik malzemelerinin özelikleri ve üretimde ve inşa (yapım) yerinde bunların işleme ve yerleştirme işçilik kurallarına uyulduğu varsayımıyla yazılmış olduğu düşünülmelidir. Can alıcı kuralların bunlardan ibâret olmadığını, biraz deneyimli, özellikle EN kodu içeren yeni standardları okuyarak bilgisini güncelleyen her inşaat mühendisinin bildiğini düşünüyorum.
Ancak bizim inşaat kalfa (!) ve onlara uyan genç inşaat mühendislerimizin yaklaşım şekli “altın kural” adı altında bildirilmeyenlere uymak gerekmediği şeklindedir: Yapı denetim kuruluşları dönemi içerisinde olduğumuz 2000li yıllar içerisinde (son 10-15 yıl içerisinde dahî)
Beton ve donatı çeliğinde nitelik denetimini gereksiz yük sayarak uygunsuzlukları göstermemek/görmezden gelmek yolunu seçen
Betonarme kalıbının içerisine şekli betonarme demirine benzeyen bir kafesi koymak (hattâ sıfır zayiatla çalıştığını isbat etmek için ıskarta demiri de kalıbın içerisine doldurmak), çimentoya benzeyen bir tozu agregaya bezeyen herhangi bir daneli malzemeye katarak elde edilen karışımın kafasını yaracak sertliğe erişmesinin dayanım için yeterli olduğunu düşünen
Yüksek plastisiteli killi zeminde güvenli temel taban gerilim düzeyini bir meslekdaşımızın ayakkabısının topuğu ile tahkik etmeye çalıştığını,
Etriye, sargı donatısı ve özellikle büyük çaplı S420 donatı çubuklarında L bükerken standardda belirtilen çapta mandrel kullanmayarak köşede eğrilik çapını kırılıp kopmaya sebep olmayacak kadar küçük yaparak çatlak oluşmuş donatı işlenip yerleştirildiğini (şantiye sorumlu mühendisinin de mandrel veya donatı köşe çapı ile bükme açısını ayırt edemediğini),
Bir başka meslekdaşımızın da “(betonarme kurallarına göre) hesabını yapmadığım/yapamadığım demiri yerine koydurmam” diyerek plak köşesi burulma donatısı ve köşe kolona oturan kiriş mesnet bölgesinde burulma donatısı koymadığını (ve kirişlerde mesnet bölgesinde altta burulma çatlakları oluştuğunu), kırılanların kaynaklanarak tutturulup kullanıldığını,
Bu can alıcı yanlış uygulamalara bazı mühendisleri de inandıran inşaat usta (!) ve kalfaları (!)
görmüş bir inşaat yüksek (!) mühendisi meslekdaşınızım.
Bu durumda yukarıdaki madde 1den başlayarak 0, -1, -2, -3, … şeklinde ve
… Öndöküm önüretimli betonarmede yeterli mesnet bağlantı ayrıntısı, mesnet bölgesi genişlik ve derinlikleri,
… Öndöküm önüretimli betonarmede ötelenmelerin özenle* ve dikkatle sınırlandırılması,
…
şeklinde ekler yaparak bu altın kurallar dizisini uzatmak ve genişletmek mümkün.
Fakat bunlar kadar veyâ daha önemli bir husus da bunların yerinde uygulanması olduğunu unutmamak gerekir. Bunun için de içerisinde uygun büyüklük ve kapsamda etkili bir Bütüncül Nitelik Yönetimi (Total Quality Management (TQM)) Örgütü bulunan Proje Yönetimi (Project Management (PM)) Örgütü temel gerekliliktir.